焊接技术立体精品教案.doc

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1、一、自我介绍 简单介绍自已,对这门课简单介绍,并联系该专业与这门课的联系性,让大家认识到这本书的重要性。二、新课引入 焊接技术在古代就已经使用,在20世纪初就开始应用于现代工业,本节将对焊接技术在工程建设中的作用和地位、焊接的本质和分类、焊接技术的发展进行讲述,让同学们对焊接知识有一定印象。三、新课内容 (一)、焊接技术在工程建设中的作用和地位焊接技术现已广泛应用于航空航天、原子能、石油化工等工业领域。就工程建设而言,焊接技术已经成为最重要的工艺之一,如石油化工建设中的各种罐、槽、釜、塔以及大量管道的焊接。而且也是最重要、工作量需要最大。并且焊接比其它连接方法更具优势。就目前来说,焊接技术也有

2、一些缺点,如会产生焊接变形,存在焊接残余应力、容易产生裂纹等,其检测技术也比较复杂。由焊接缺陷引起的结构失效和破坏还时有发生。如我国重庆的綦虹桥和韩国的汉江大桥的突然断裂。因此,焊接技术是一项要求极为严格的制造技术,有自身的科学规律和方法,同时有许多标准,所有的焊接工程师和焊工上岗焊接,都需经过严格的考试和发证,而且现在正在制定世界标准。(二)、焊接的本质及分类两个或两个以上零件连接,有螺钉连接、铆接、胶接以及焊接。在所有连接方法中,焊接是应用最广泛、最重要的金属材料的永久连接方法。焊接是指通过加热或加压,或两者并用,并且用或不用填充材料,使工件达到结合的一种方法。焊接不仅可以使金属材料永久地

3、连接起来,也可以使非金属材料达到永久连接的目的,如玻璃焊接、陶瓷焊接等,但在工业生产中应用最广泛的是金属焊接。焊接与其它连接方法不同,通过焊接连接材料不仅在宏观上建立永久性连接,而且在微观上建立了组织之间的内在联系。因此,就要使分离金属的原子间产生足够大的结合力,才能建立组织之间的内在联系,形成牢固接头。这对液体来说是很容易的,而对固体来说,则比较困难,需要外部给予很大的能量,以使金属接触表面达到原子间的距离。为此,金属焊接时要采用加热、加压或两者并用的方法。按焊接过程中金属所处状态不同,可以把焊接方法分为熔焊、压焊和钎焊三类。熔焊是加热不加压,在加热条件下,增强金属的原子动能,促进原子间的相

4、互扩散,当被焊金属加热至熔化状态形成液态熔池时,原子间可以充分扩散和紧密接触,因此冷却凝固后,即可形成牢固的焊接接头。常见的气焊、电弧焊、埋弧焊等。压焊是加压可加热,如锻焊、摩擦焊和气焊,并且不进行加热,仅在被焊金属的接触面上施加足够的压力,借助于压力所引起塑性变形。钎焊是采用比母材熔点低的第三种金属材料钎料,将焊件和钎料加热至高于钎料熔点,低于母材熔点的温度,利用液态钎料表面张力润湿母材,润湿的金属和要被结合面产生化学反应,实现去除氧化膜、氧化皮等。(三)、焊接技术的发展近代焊接技术,是从1882年出现碳弧焊开始,直到20世纪30年代,在生产上还只采用气焊和手工电弧焊等方法。由于焊接具有节省

5、金属,生产率高,产品质量好和能大大改善劳动条件等优点,所以在20世纪中期得到迅速发展。20世纪40年代初期出现了优质电焊条,使焊接工艺科到飞跃。20世纪40年代出现埋弧焊和电阻焊,实现了焊接过程的机械自动化。20世纪50年代出现了气体保护焊,到60年代,出现等离子焊、电子束焊等,使焊接技术达到一个新的水平。现代焊接技术自出现以来,一直引导新工业的发展,出现了数十种新的焊接工艺方法,当今,焊接作为一种传统技术又面临新的挑战,材料从黑色金属向有色金属变化,从金属向非金属变化,从结构材料向功能材料变化,从多维材料向低维材料变化,因而对焊接工艺提出新的要求。(四)、学习建议本书较系统介绍焊接技术中熔焊

6、基本原理、焊接材料、焊接检验、焊接结构基础、常用金属材料的焊接以及有关的焊接工艺知识。学习时要注意综合应用已学知识,调整和总结自已的方法,注意理论与实践的联系,在理解和掌握基本原理的基础上,培养分析和解决问题的能力。有条件的情况下应参加焊接专业的职业技术培训,取得相关证书。三、课堂总结 本堂课为焊接工艺绪论,从焊接技术在工程建设中的作用和地位讲解焊接技术,对焊接的本质、焊接的定义和分类进行讲解,对焊接技术的发展进行讲解,了解焊接发展史,最后提出学习本书的一些建议。四、作业布置 P3 1,2,3;五、课堂后记一、知识回顾 上节课所学内容为焊接技术中的绪论,讲解焊接技术在工程建设中的作用和地位讲解

7、焊接技术,对焊接的本质、焊接的定义和分类进行讲解,对焊接技术的发展进行讲解,了解焊接发展史,最后提出学习本书的一些建议。二、新课引入 金属熔焊的一般过程为加热、熔化、冶金反应、结晶、固态相变、形成接头,这是一个复杂的过程。本节课将学习焊接热过程中的常用的焊接热源、焊接过程热效率、焊接温度场的变化,以及焊接热循环的相关知识。三、新课内容 (一)、常用焊接热源及传热方式1、常用焊接热源熔焊时,要对焊件进行局部加热。由于金属具有良好的导热性,加热时热量会向金属内部流动,为保证焊接区金属能快速达到熔化状态,并防止加热区过宽,要求焊的熔点且加热范围小。常用焊接热源有电弧热、化学热、电阻热、摩擦热、电子束

8、、等离子束等。2、焊接过程的热效率焊接时,热源所产生的热量并不能全部得到利用,其中有一部分损失于周围介质和飞溅中。焊件和母材所吸收的热量称为热源的有效功率。以电弧焊为例,公式为P0=UI,其中U为电弧电压,I为焊接电流P0为电弧功率。有效功率为P=UI=P0, 为焊接加热过程中的热效率,或称功率有效系数。的大小与焊接方法、焊接工艺参数、焊接材料和母材等因素有关,一般由实验测定。如碳弧焊最高为0.65,埋弧焊为0.9,焊条电弧焊为0.87。焊接时,由焊接能源输入给单位长度焊缝上的热能称为热输入,以E表示,E=P/v=UI/v,E为焊接线能量,v为焊接速度。3、焊接传热的基本方式自然界中热量的传递

9、有热传导、对流和辐射,这与焊接一致。(二)、焊接温度场1、焊接温度场的表示和特点焊接时,焊件上各点温度不同,并随时间变化。焊接过程中某一瞬间焊接接头上各点的温度分布状态称为焊接温度场。可以由列表法、公式法或图像法表示。2、影响温度场的因素分别为热源的性质及焊接工艺参数,被焊金属的热物理性质,焊件的几何尺寸及状态。热源的性质:热源越集中,加热面积小,温度场等温线分布密集。在焊接工艺中,热源功率和焊接速度的影响最大。被焊金属的热物理性质:热导率、比热容、传热系数等对焊接温度场的影响较大。焊件的几何尺寸:影响导热面积和导热方向。(三)、焊接热循环焊接热循环讨论的是焊件上某一点的温度与时间的关系。这决

10、定了该点的加热速度、保温时间和冷却速度,对焊接接头的组织与性能都有明显影响。1、焊接热循环概念表示焊件某点随温度与时间的关系。2、焊接热循环的主要参数及特点有加热速度、最高温度、相变温度以上停留时间、冷却速度、焊接热循环的特点等。3、多层焊的焊接热循环分为长段多层焊和短段多层焊。长段多层焊为长度为1m以上的多层焊,由于焊道较长,焊完前一道再焊下一道,前层已经冷却了。而短焊道为长度在50400mm,前层焊道的温度可以保持在Ms点以上。4、影响焊接热循环的因素主要影响因素有焊接规范和线能量、预热和层间温度、焊件尺寸、接头形式、焊道长度等。三、课堂总结 本堂课为焊接热过程,知识量较大,从常用焊接热源

11、及传热方式来讲授,并对焊接热效率、焊接温度场、焊接热循环进行讲解,对温度场和热循环的影响因素,调整办法进行计授,对焊接热过程有一系统认识。四、作业布置 P41: 1,2,3;五、课堂后记一、知识回顾 上节课所学内容为焊接热过程,对焊接温度场的意义,焊度场的表述方式进行了学习,对焊接热循环进行了学习,并与同学们一起画热循环和温度场分布图,掌握了基本知识。二、新课引入 本节课将对焊接化学冶金过程进行学习,对熔焊的焊接区热源和类型,对熔滴过度以及熔池构造进行学习。三、新课内容 (一)、焊缝金属的组成1、焊条的加热和熔化焊条电弧焊时焊条是电弧放电的电极之一,加热熔化进入熔池,与熔化的母材混合而成焊缝,

12、焊条的加热与熔化,对焊接工艺过程的稳定性,化学冶金反应以及焊缝质量有直接影响。分电弧热和电阻热,电弧热是最主要的热源,电阻热应该控制小,不宜过大,否则焊条分解发生分解等不良反应。2、熔滴过渡的主要形式自由过渡大滴过渡:下垂滴状过渡、大滴排斥过渡喷射过渡 :射滴过渡、射流过渡、旋转射流过渡 爆炸过渡:接触过渡:短路过渡、搭桥过等。3、熔滴上的作用力1)、电磁收缩力 2)、重力3)、等离子流力 4)、斑点力5)、爆破力 6)、表面张力(二)、常见问题1、熔滴上的作用力有哪些? 答:焊条端头的金属熔滴受以下几个力的作用:表面张力、重力、电磁收缩力、斑点压力、等离子流力和其他力。 2、什么是熔滴和熔滴

13、过渡? 答:电弧焊时,在焊条(或焊丝)端部形成的,并向熔池过渡的液态金属滴即熔滴。熔滴通过电弧空间向熔池转移的过程即熔滴过渡。3、熔滴过渡分为哪几种类型?各自的特点是什么? 答:熔滴过渡形式大体上可分为三种类型,即自由过渡、接触过渡和渣壁过渡。 自由过渡是指熔滴经电弧空间自由飞行,焊丝端头和熔池之间不发生直接接触。接触过渡是焊丝端部的熔滴与熔池表面通过接触而过渡。在熔化极气体保护焊时,焊丝短路并重复地引燃电弧,这种接触过渡亦称为短路过渡。TIG 焊时,焊丝作为填充金属,它与工件间不引燃电弧,也称为搭桥过渡。渣壁过渡与渣保护有关,常发生在埋弧焊时,熔滴是从熔渣的空腔壁上流下的。 4、什么是喷射过

14、渡?它可分为哪几种过渡形式? 答:在纯氩或富氩保护气体中进行直流负极性熔化极电弧焊时,若采用的电弧电压较高(即弧长较长),一般不出现焊丝末端的熔滴与熔池短路现象,会出现喷射过渡。 熔滴呈细小颗粒并以喷射状态快速通过电弧空间向熔池过渡的形式称为喷射过渡。根据不同的焊接条件,这类过渡可分为射滴、亚射流、射流及旋转射流等形式。 5、什么是短路过渡?它有哪些焊接特点? 答:在较小电流、低电压时,熔滴未长成大滴就与熔池短路,在表面张力及电磁收缩力的作用下,熔滴向母材过渡的过程称短路过渡。这种过渡形式电弧稳定,飞溅较小,熔滴过渡频率高,焊缝成形较好,广泛适用于薄板焊接和全位置焊接。 短路过渡的主要焊接特点

15、有: (1)由于采用较低的电压和较小的电流,所以电弧功率小,对焊件的热输入低,熔池冷凝速度快。这种熔滴过渡方式适宜于焊接薄板,并易于实现全位置焊接。 (2)由于采用细焊丝,电流密度大。例如:直径为1.2mm的碳钢焊丝,当焊接电流为160A时,电流密度可达141A/mm2,是通常埋弧焊电流密度的2倍多,是焊条电弧焊的810倍,因此对焊件加热集中,焊接速度快,可减小焊接接头的热影响区的焊接变形。 短路过渡是CO2气体保护焊的一种典型过渡方式,焊条电弧焊也常常采用。 三、课堂总结 本堂课重点对焊条的熔化热进行了讲授,并对熔滴过渡形式和6种熔滴过渡作用力进行了讲授,最后以问题的题目进行了复习 。四、作业布置 P41: 4,5;五、课堂后记一、知识回顾 上节课所学内容为焊接化学冶金过程,对焊接温度场的意义,焊度场的表述方式进行了学习,对焊接热循环进行了学习,并通过对三层焊,来掌握焊接热循环的变化情况。二、新课引入 本节课将讲授熔池中的有害元素的影响,对有害元素氧氢氮硫磷的来源和危害进行学习,并将对如

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